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Type: Tese
Title: Análise não linear de meios parcialmente frágeis via abordagem global-local do método dos elementos finitos generalizados
Authors: Anelize Borges Monteiro
First Advisor: Felício Brüzzi Barros
First Co-advisor: Roque Luiz da Silva Pitangueira
First Referee: Samuel Silva Penna
Second Referee: Francisco Evangelista Junior
Third Referee: Gabriela Rezende Fernandes
metadata.dc.contributor.referee4: José Júlio de Cerqueira Pituba
Abstract: O Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) foi desenvolvido com o intuito de superar algumas limitações inerentes ao Método dos Elementos Finitos (MEF), relacionadas à propagação de defeitos, presença de grandes deformações ou na descrição de elevados gradientes das variáveis de estado. No MEFG há o enriquecimento do espaço da solução polinomial de MEF com informações conhecidas a priori tendo como base o conceito da Partição da Unidade (PU). Certos obstáculos da análise não linear podem ser amenizados com o emprego do MEFG e as frentes de dano e de plasticidade podem ser representadas com precisão. Dentro deste contexto foi proposta a abordagem global-local para o MEFG (MEFG global-local). O sucesso de sua aplicação para problemas da Mecânica da Fratura Linear Elástica já se encontra comprovado, porém sua extensão para a simulação do colapso de estruturas constituídas de materiais parcialmente frágeis ainda é um campo vasto a ser pesquisado. Neste trabalho, é proposta uma estratégia baseada na abordagem global-local do MEFG para descrever o processo de deterioração de meios parcialmente frágeis, como o concreto, no contexto da Mecânica do Dano Contínuo. A solução numérica usada para enriquecer o problema global, representado por uma malha grosseira, é obtida através de análise fisicamente não linear somente na região local onde ocorre a propagação do dano, representada por modelos constitutivos adequados. Com a descrição da região danificada incorporada ao problema global, por intermédio das funções de enriquecimento global-local, e a obtenção do estado de danificação mapeado a partir do modelo local, procede-se com a análise da região global. Exemplos numéricos bidimensionais foram apresentados para avaliar o desempenho da abordagem proposta e foram obtidos resultados coerentes com respostas experimentais da literatura e melhores em comparação aos resultados calculados também com o MEFG convencional.
Abstract: The Generalized Finite Element Method (GFEM) was developed in order to overcome some limitations inherent to the Finite Element Method (FEM), related to the defects propagation, presence of large deformations or even in the description of high gradients of state variables. The GFEM enriches the space of the polynomial FEM solution with a priori known information based on the concept of Partition of Unit (PU). Certain obstacles of nonlinear analysis can be mitigated with the GFEM and damage and plasticity fronts can be accurately represented. In this context, the global-local approach to the GFEM (GFEM global-local) was proposed. The success of its application to problems of Linear Elastic Fracture Mechanics is already proven, but its extension to the simulation of collapse of structures made of quasi-brittle media is still a vast field to be researched. Here, a coupling strategy is proposed based on the global-local GFEM to describe the deterioration process of quasi-brittle media, such as concrete, in the context of Continuous Damage Mechanics. The numerical solution used to enrich the global problem, represented by a coarse mesh, is obtained through physically nonlinear analysis performed only in the local region where damage propagation occurs, represented by constitutive models. The linear analysis of the global region is performed considering the incorporation of local damage through the global-local enrichment functions and damage state mapped from local problem. Numerical examples in two-dimensional domain have been presented to evaluate the performance of the proposed approach and the obtained results were coherent with the experimental ones and better than the results obtained with standard GFEM.
Subject: Engenharia de estruturas
Método dos elementos finitos
Analise funcional não-linear
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/31694
Issue Date: 2-Dec-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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